高比例可再生能源电网功率平衡的实时调度临界时间尺度研究

为了有效发挥实时调度的功率平衡作用,须明晰高比例可再生能源电网实时调度环节应遵守的功率平衡约束,须以功率平衡约束为前提确定实时调度时间尺度。实时调度功率平衡功能的两个约束条件:功率消纳能力以短期调度确定的消纳备用为约束;实时调度时间尺度以自动发电控制(automatic generation control,AGC)的功率调节范围为约束。基于递进衔接的调度控制体系,采用不确定度函数描述间歇式电源发电功率不确定性统计规律,进而提出了高比例可再生能源电网实时调度临界时间尺度的解析公式。解析式给出了实时调度临界时间尺度与间歇式电源功率不确定性、运行占比和AGC功率调节范围三个因素的函数关系,解决了高比例可再生能源电网实时调度时间尺度的量化选取问题。分析和数值计算表明,任何高比例可再生能源电网都对应一个与之适应的实时调度临界时间尺度,都能有效地实现电网的功率平衡目标。

混合自卷积窗谐波算法研究与FPGA方案

快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)因其高效快捷比较适合对电力谐波进行实时分析,但其不足之处是非同步采样和非整数周期截断时易出现“频谱泄漏”与“栅栏效应”。为此,提出一种基于由Nuttall窗与Hanning窗混合卷积后再进行 L 阶自卷积的混合自卷积窗谐波算法。首先对混合自卷积窗进行双谱线插值改进与数值拟合修正,从而进一步提高了FFT算法的精确度;继而对采用混合自卷积窗的改进算法进行硬件结构方案设计与现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)关键技术进行研究;最后利用混合自卷积窗与Nuttall窗和Hanning窗的算法,对电力谐波算例进行仿真对比。结果表明:采用混合自卷积窗谐波算法所得的相位误差稳定在0.000 01°,而幅值误差几乎为0,从而验证了该算法的有效性与实用性。

并网型半桥式两级结构蓄电池充放电系统研究

为提高并网型蓄电池充放电系统的集成度，降低成本，给出了一种可同时实现直流侧和电网侧双向功率控制的蓄电池充放电系统。以单相H桥逆变器为基础。一个桥臂结合一个直流侧电感形成直流双向升降压功率变换器，另一个桥臂结合直流分压电容形成单桥臂并网逆变器。实现直流一交流的升降压并网逆变控制。进一步采用并网电流滞环控制策略以降低电容电压波动的影响。试验结果证明了该系统及其控制方法的正确性和可行性。

间歇式电源发电功率的不确定度模型

为了定量刻画间歇式电源功率不确定性的统计规律,定义了不确定度概念,建立了关于不确定度与预测超前时间关系的α函数模型体系。首先,用α函数α（t）描述风电场和太阳能电站发电功率的不确定性;其次,将电网的全部α函数合成为多时间常数的α和函数αΣ（t）;第三,将α和函数降阶为单时间系数函数的等值α函数α[t,τ（t）];最后,将单时间系数函数定常,等值α函数被化简为单时间常数的廓线α函数α（t,τ0）。基于幅值和时间常数是两个数字特征,α函数廓线式地刻画了间歇式电源功率不确定性的统计规律。提出和证明的4个数学命题保证了α函数模型体系的严谨性。

外卡式光学电流互感器抗冲击振动的建模与设计

光学电流互感暂态特性优良,能够准确反应一次电流全波形,拥有广泛的应用前景。外卡式光学电流互感器传感部分直接卡装在GIS壳体上,具有结构简单,易于维护等优点,但GIS断路器操作引起壳体振动对光学互感器输出影响较大,可能引起继电保护误动作。提出了以减振橡胶为主要手段的互感器减振措施,通过对外卡式光学电流互感器抗冲击振动系统的建模分析,得出隔振系统最优参数。设计了减振系统,搭建了试验系统,对设计的减振系统进行了试验研究。

感应不均匀介质的琼斯矩阵

为准确刻画感应不均匀介质的琼斯矩阵,对琼斯矩阵中的元素参量展开研究,采用级联微元琼斯矩阵的数学方法,并通过酉变换手段来推演琼斯矩阵的物理参量.理论研究表明:截面感应角沿光程分布的不均匀是介质琼斯矩阵非对角元素复数化的原因;感应不均匀介质的琼斯矩阵可由介质相移差、介质感应角和介质不均匀角3个物理参量来完整刻画,且3个物理参量都是相应截面感应张量分量的积分,其中,介质不均匀角能够本质刻画介质的感应不均匀程度.感应不均匀磁光介质的物理实验表明:感应不均匀介质琼斯矩阵的非对角元素是实部和虚部兼有的复数.琼斯矩阵的物理参量仿真实验表明此理论推导具有一定的正确性.感应不均匀介质琼斯矩阵解析式囊括各种光学效应,具有普遍性;统辖各种均匀、不均匀情况,具有一般性.其中,均匀介质的琼斯矩阵是特例.

基于电流预测控制的二极管箝位拓扑可变型并网逆变器

为实现可再生能源并网发电系统在发电范围、全范围内的工作效率及并网电能质量的同时优化,提出基于二极管箝位逆变器的可变拓扑结构,根据发电源输出电压、功率的不同使其分别工作在级联结构和并联结构,以拓宽发电范围和提高工作效率。进一步将网侧电流预测控制引入到该系统中,以实现全发电范围内的电流高性能闭环控制。详细的实验结果证明了所提出新型并网逆变器及其控制策略的正确性和可行性。

一种新型高升压比非对称T源DC-AC逆变器

非对称T源DC-AC逆变器采用单级式结构实现直流侧升压和DC-AC功率变换,具有比传统T源逆变器更高的直流升压比,应用于光伏、风电等并网发电系统时可进一步拓展可再生发电源的发电范围,进而提高可再生能源并网发电系统的利用效能。文章首先分析了非对称T源DC-AC逆变器的工作原理,推导了其直流升压比和各关键变量的时域表达式,从而获得其时域工作波形。进一步与传统T源DC-AC逆变器相比较以证明其在直流升压比方面的优势。相应的实验结果证明了理论分析结果的正确性。